(57)【要約】【課題】  主要な動力伝達経路のアーキテクチャーの変更を回避し、トランスミッションの種類に依存することなく回生プロセスの効率を向上させることを可能にしたハイブリッド動力伝達機構を提供する。【解決手段】  ハイブリッド動力伝達機構１０は、多速比トランスミッション１４を駆動する主要原動力エンジン１２を備える。ギア伝達機構１８は、該トランスミッション１４と、複数の車両駆動車輪２、２２と、の間に接続されている。例えば、モーター／発電機等の電動ユニット１６は、該トランスミッション１４からの出力パワーの流れと並列のパワー流れ関係で該ギア伝達機構１８に駆動可能に接続されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハイブリッド動力伝達機構であって、
主要原動力エンジンと、
前記主要原動力エンジンにより駆動される多速トランスミッションと、
前記トランスミッションと複数の車両駆動車輪との間に設けられたギア伝達機構と、
前記トランスミッションからの出力パワーの流れと並列のパワー流れの関係で前記ギア伝達機構に駆動可能に接続された電動ユニットと、
を備える、ハイブリッド動力伝達機構。
【請求項２】
前記電動ユニットは、該電動ユニットの出力部材と、前記ギア伝達機構との間に減速ギア機構を組み込んでいる、請求項１に記載のハイブリッド動力伝達機構。
【請求項３】
前記電動ユニットは、選択的に係合可能なトルク伝達機構を介して前記ギア伝達機構に駆動入力を提供するように配置された減速ギアを組み込んでいる、請求項１に記載のハイブリッド動力伝達機構。
【請求項４】
前記電動ユニットは、前記トランスミッションの中心線に対し平行の関係に配置された中心線を有する、請求項１に記載のハイブリッド動力伝達機構。
【請求項５】
前記電動ユニットは、前記トランスミッションの中心線に対し垂直の関係に配置された中心線を有する、請求項１に記載のハイブリッド動力伝達機構。
【請求項６】
伝導ギア機構が前記トランスミッションと車両の前記駆動車輪との間に配置され、
前記電動ユニットは、減速ギアを介して前記減速ギア機構に駆動入力を提供し、これにより、前記トランスミッションからのパワー経路と並列のパワー経路を介して、前記車両の駆動車輪に駆動入力を提供する、請求項１に記載のハイブリッド動力伝達機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド動力伝達機構に係り、より詳しくは、主要原動機、パワートランスミッション、及び、該主要原動機から動力伝達機構又はパワーの流れにアシストを提供する電動モーターと、を有するハイブリッド動力伝達機構に関する。より詳しくは、本発明は、電動モーターが、主要原動機を除外させた状態で車輪に駆動力を提供することができる、ハイブリッド動力伝達機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド式のトランスミッションは、マイルドハイブリッド、セミハイブリッド、及び、完全なハイブリッドを含む様々なサイズ又はパワーレベルのトランスミッションに及んでいる。マイルドハイブリッド式の動力伝達機構は、モーター／発電機を備え、該モーター／発電機は、作動中に、エンジン始動及び回生ブレーキを提供する。これらのマイルドハイブリッドは、低い電力規格を持ち、典型的には、６キロワットを超えることはない。これらのシステムは、ベルト又はチェーンドライブを介してエンジンにモーター／発電機を接続し、一般に、ベルト−交流発電機−スターター（ＢＡＳ）ハイブリッドとして言及されている。ＢＡＳシステムは、従来のトランスミッションで作動し、従って、従来のトランスミッションからマイルドハイブリッド推進ユニットまで、変換毎に動力伝達経路の変更をほとんど要求しない。
【０００３】
セミハイブリッドシステムは、ＢＡＳシステムよりも僅かに強力である。これらのシステムは、１５乃至２０キロワットまでの範囲でパワーレベルを有する。セミハイブリッド動力伝達機構では、モーターアシスト及び増大した回生ブレーキ等の特徴が可能となる。セミハイブリッドのための少なくとも１つの設計上での解答は、電動モーターの出力をエンジン弾み車に直接取り付けることである。これは、エンジンが、電動モーターと共に回転しなければならず、このため、モーターだけの作動を減少させるという欠点を有する。これらの弾み車−交流機−スターター（ＦＡＳ）システムは、トルクコンバータの回り、又は、エンジン及びトランスミッションの間にパッケージ化されていてもよい。かくして、このパッケージはコンパクトとなる。ＦＡＳシステムは、典型的には、電動モーターの増大したパッケージに適合するため、かなりパッケージを変更した状態で従来のトランスミッションを利用する。
【０００４】
完全なハイブリッドの動力伝達機構は、一般には、電子可変トランスミッション（ＥＶＴ）である。これらのＥＶＴシステムは、電力対エンジンパワーの高い比率で設計することができる。これは、それらが完全ハイブリッドシステムとして設計されているからである。ＥＶＴシステムは、パワー流れの増大した自由度を可能にし、一般に、ＢＡＳ又はＦＡＳシステムよりも効率的である、モーターのみの作動を提供する。そのような完全ハイブリッドシステムの少なくとも１つは、例えばキャリア等の遊星ギア部材に接続されたエンジン、例えばリングギア等の別の遊星ギア部材に接続された発電機、及び、例えば太陽ギア等の更に別の遊星ギア部材に接続された電動モーターを含むことが知られている。かくして、エンジン、発電機及びモーターは、全て、単一の遊星ギアシステムに接続される。他の完全ハイブリッド式のシステムは、連続可変トランスミッション（ＣＶＴ）の入力側に接続されたＥＶＴを用いる。
【０００５】
経済的理由のため、ＥＶＴシステムは、従来の乗車動力伝達機構では用いられてこなかった。そのようなシステムが、主要な動力伝達経路のアーキテクチャーの変更を要求したからである。上述したハイブリッドシステムの各々では、一般的な寄与を見出すことができる。これらのシステムの各々では、主要電動モーター又は電動装置は、トランスミッションの入力側に配置されている。このパワーの流れは、典型的なものである。モーター駆動の間に、トランスミッションは、適切な車両加速のため要求されるレベルにまで電動モーターのトルクを増大させるため使用されるからである。
【０００６】
回生ブレーキ作動の間、車両に提供されるエネルギーは、電気発電機に達する前にトランスミッションを介して回送される。この構成に関する一つの懸念事項は、回生プロセスの効率が、使用されるトランスミッションの種類に依存するということである。トランスミッションの種類として、例えば、マニュアル、ステップ、オートマチック又はＣＶＴが挙げられる。出力側と電気発電機との間に介在されたトランスミッションは、シフトダウンにより引き起こされたトランスミッション内の速度変更及び割り込みに起因して発電機の速度に影響を及ぼす。完全ハイブリッドの入力側に伴う別の懸念事項は、従来のシステムからの交換の初期コストが高くつくということである。パッケージ及びパワーの流れの拘束条件は、概して、従来のトランスミッションを新しいユニットに交換するべきであることを要求しており、このことは投資コストをより高いレベルまで上昇させる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、改善された完全ハイブリッド動力伝達機構を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様では、電動装置（モーター／発電機Ｍ／Ｇ）が、ギア機構を介してトランスミッションの出力に直接取り付けられる。
本発明の別の態様では、電動装置及び該装置に接続された減速ギアアッセンブリが、共通のケース内にパッケージ化されている。
【０００９】
本発明の更に別の態様では、ハイブリッド動力伝達機構が、前輪駆動動力伝達機構の用途において用いられる。
本発明の更に別の態様では、完全ハイブリッド動力伝達機構が、後輪駆動車両用途において用いられる。
【００１０】
本発明の更に別の態様では、完全ハイブリッド動力伝達機構が、後輪が主要駆動車輪である、全輪駆動車の用途において用いられる。
本発明のなお更に別の態様では、電動装置が、遊星ギアセットを備える減速ギア機構を組み込んだものである。
【００１１】
本発明の更に別の態様では、電動モーター及び備え付けられたギア類は、ダブル減速遊星ギアセットと、電動モーター遊星ギアセットの出力側と動力伝達機構の入力側との間に配置された選択的に作動可能なクラッチと、を有する。
【００１２】
本発明のなお更なる態様では、電動ユニットは、トランスミッション出力側と、車両車輪の駆動機構との間でハイブリッド動力伝達機構に駆動可能に接続されている。
本発明のなお更なる態様では、ハイブリッド動力伝達機構の一部分は、トランスミッション出力側及び車両の一対の駆動車輪に駆動可能に接続された電動装置を備え、該車両の他方の対は、前述した電動装置とは別個の他の電動装置に接続されている。
【実施例】
【００１３】
図面を参照すると、類似の特徴が幾つかの図面を通して同じ部品又は対応する部品を表している。そのうち図１には、全体として１０で指し示されたハイブリッド動力伝達機構が示されている。該ハイブリッド動力伝達機構は、エンジン１２と、多速比率トランスミッション１４と、電力伝達装置又はユニット１６と、ギアアッセンブリ機構（一般に動力伝導ユニットと称される）１８と、一対の駆動輪２０及び２２と、ベルト−交流機−スターター（ＢＡＳ）機構２４と、を備える。電力伝達装置１６は、従来のモーター／発電機（Ｍ／Ｇ）であってもよい。
【００１４】
エンジン１２は、従来の内燃エンジンである。トランスミッション１４は、例えば、連続可変トランスミッション、遊星ギアセットを組み込んだ自動トランスミッション、又は、複数の嵌合する比率ギアセットを組み込んだマニュアルトランスミッション等の幾つかの可変比率トランスミッション設計のうち任意のものであってよい。これらの種類のトランスミッション、並びに、他の可変比率トランスミッションは、当業者に周知されており、それらの構成及び作用は、従来技術の範囲にある記録事項である。
【００１５】
ＢＡＳ２４は、電磁クラッチ又は他の選択的に係合可能なクラッチ２８を介してエンジン１２の入力シャフト２６に駆動接続されている。ＢＡＳ２４は、モーター又は発電機のいずれかとして用いることができる。ＢＡＳは、モーターとして作動するとき、エンジン１２を始動させるため付勢され、発電機として使用されるとき、エンジン及びトランスミッション内にある様々な作動機構のための電気的エネルギーを供給する。
【００１６】
電動ユニット１６は、図７及び図８に示されたものに類似した態様で構成される。図７では、電動ユニット１６は、ステーター３０、ローター３２、及び、減速ギア機構３４を備える。減速ギア機構３４は、太陽ギア部材３６、リングギア部材３８、遊星キャリアアッセンブリ部材４０を有する。遊星キャリアアッセンブリ部材４０は、遊星キャリア部材４４に回転可能に取り付けられた複数のピニオンギア４２を備える。遊星キャリア部材４４は、ヨーク４６と駆動可能に接続される。
【００１７】
リングギア部材３８は、電動ユニット１６及び遊星キャリア部材４０の両方を覆うハウジング４８と連続的に接続される。電動モーターユニット１６が電力供給されるとき、ローター３２は、太陽ギア部材３６を駆動し、遊星キャリア部材４４を介してヨーク４６の速度を減少させて、そのトルクを増大させる。そのような作用は、遊星トランスミッションの範囲内の従来技術である。
【００１８】
図８に示された電動ユニット１６は、ステーター３０と、ローター３２と、減速遊星ギアユニット５０と、を備える。減速遊星ギアユニット５０は、ローター３２に駆動可能に連続接続された太陽ギア部材５２と、リングギア部材５４と、遊星キャリアアッセンブリ部材５６と、を備える。遊星キャリアアッセンブリ部材５６は、遊星キャリア部材６０に回転可能に取り付けられた複数のピニオンギア５８を備える。
【００１９】
遊星キャリア部材６０は、太陽ギア部材６２に連続接続されている。太陽ギア部材６２は、遊星キャリアアッセンブリ部材６８の構成部品である、遊星キャリア部材６６に回転可能に取り付けられた複数のピニオンギア６４と噛み合っている。ピニオンギア６４は、ハウジング４８に駆動可能に連続接続されているリングギア部材７０とも係合する。なお、リングギア部材５４もハウジング４８に連続接続されている。
【００２０】
遊星キャリア部材６６は、例えば機械式クラッチ７２等の従来のトルク伝達機構を介して、ハブ７４と接続され、該ハブはヨーク４６に接続されている。クラッチ７２は、選択的に係合可能な機構であり、噛み合い式クラッチ、同期化クラッチ、摩擦クラッチ、又は、電磁クラッチのいずれかであってもよい。好ましい設計は、最も安価でより容易に作動することができる、電動アクチュエータを備えた噛み合い式クラッチである。いずれの場合でも、クラッチは、電子機械式アクチュエータ７２Ａにより作動される。該アクチュエータについては、詳細には説明されない。ローター３２の速度は、ハイブリッド制御システムにより容易に制御することができるので、クラッチ７２は、同期速度で係合することができる。ローター３２の速度が加速又は減速され、電動モーターのヨーク４６の速度がギアアッセンブリヨーク４６’の速度に等しいとき、同期速度が生じる。
【００２１】
図９に示されるように、ヨーク４６’は、シャフト７６を介してベーベルギア７８と接続される。シャフト７６は、一対のテーパーローラーベアリング８２によりハウジング８０内で支持される。ベーベルギア７８は、ベーベルギア８４と噛み合い、該ベーベルギアは、シャフト８６を介して従来の差動機構９０の差動キャリア８８と駆動可能に接続される。シャフト８６は、一対のテーパーローラーベアリング９２によりハウジング８０内に回転可能に支持される。
【００２２】
図１０に示されるように、ヨーク４６及び４６’を無くすことができ、電動モーター１６は、ＣＶジョイント１４２及び１４４を介して動力伝導ギアアッセンブリ１４０に装着することができる。これは、パッケージングの要求に従ったものである。
【００２３】
差動機構９０は、一対の側部ギア９６と噛み合う一対のピニオンギア９４を有する。ピニオンギア９４は、キャリア８８と共に回転可能である。キャリア８８は、ギア部材１０１を介してトランスミッションの出力により駆動される。これは、従来の駆動接続機構であり、事実、ほとんどの前輪駆動用途は、内部に組み込まれた差動機構を有する。後輪駆動の用途では、そのような組み込まれた機構を持つことができ、事実、４輪駆動即ち全輪駆動システムが必要とされるとき、伝達ケースに組み込むことができるような機構を有する。
【００２４】
ピニオンギア９４と噛み合う側部ギア９６は、ハイブリッド動力伝達機構１０の駆動車輪２０、２２の一つに接続された動力伝達機構の出力シャフト９８と連続的に接続されている。他の側部ギア９６は、駆動車輪２２、２０の別の一つと駆動可能に接続されたシャフト１００に駆動可能に接続されている。図１では、シャフト９８は、駆動車輪２０のための車軸シャフトとして示され、シャフト１００は、駆動車輪２２と接続された状態で示されている。
【００２５】
図９に示された構成では、差動キャリア８８は、電動ユニット１６、又は、トランスミッション１４を介したエンジン１２のいずれかにより駆動されてもよい。モーターのみの作働が望まれる場合、トランスミッション１４を、ニュートラルに配置することができ、かくして、エンジン１２に逆駆動力は与えられない。
【００２６】
図１に示された構成では、トランスミッションの中心線（ＣＬＴ）は、電子ユニット１６のモーターの中心線（ＣＬＭ）と平行であり、エンジン中心線ＣＬＥに垂直である。
ハイブリッド動力伝達機構１０の別の実施例は、図２に示されており、これは電子ユニット１６の中心線ＣＬＭがエンジン１２の中心線ＣＬＥと平行である。両方のシステムでは、ＢＡＳシステム２４は、エンジン始動及び発電を提供するため備えられている。電動ユニット１６は、回生ブレーキプロセスの間の電気的回生も提供する。
【００２７】
図２に記載された実施例では、トランスミッションの中心線ＣＬＴは、電子ユニットの中心線ＣＬＭに垂直である。いずれの実施例においても、図７又は図８及び図９に関して上述された構成を、電動ユニット１６をトランスミッション１４の出力に接続するため用いることができる。
【００２８】
図３に示された動力伝達機構１０Ｂは、図１に示された動力伝達機構の構成を備え、電動ユニットの中心線ＣＬＭは、トランスミッションの中心線ＣＬＴと平行である。しかし、全輪駆動即ち４輪駆動の用途を提供するため、別個の電動ユニット１０４が減速ギアユニット１０６を介して後部差動機構１０８に駆動可能に接続されている。従来の後部差動機構１０８は、車両車輪１１４及び１１６へのシャフト１１０及び１１２に駆動可能に各々接続されている。
【００２９】
図３では、車両車輪２０、２２、１１４及び１１６を、車両を駆動することを望まれたときは何時でも駆動することができる。或いは、車輪２０及び２２のいずれかがスリップし及び／又は前輪に提供されたパワーが要求されたパワーよりも低いときのみ、電動ユニット１０４により駆動される車輪１１４及び１１６にパワーを入力するように制御することができる。
【００３０】
図４に示された動力伝達機構１０Ｃは、２つの電動ユニット１２０及び１２２により達成される後輪駆動の用途において、上記図１で説明されたハイブリッド動力伝達機構を組み込む。電動ユニット１２０は、減速ユニット１２４を介して車両車輪１１４を駆動する。電動ユニット１２２は、従来の減速ギア機構１２６を介して車両車輪１１６を駆動する。
【００３１】
図４に示された動力伝達機構１０Ｃは、後輪１１４、１１６の各々で独立駆動を可能にするという利点を有する。かくして、後輪１１４及び１１６は、一斉に駆動されても、又は、異なる速度で駆動されてもよい。所望ならば、１つの車輪を駆動し、他の車輪は駆動されないままであるが自在に回転するようにしてもよい。電動ユニット１２０、１２２、１０４及び１６は、回生ブレーキ制御の間で電気エネルギーを提供する。周知のように、回生ブレーキ制御の間の電気エネルギーは、車両内のバッテリーを充電し、及び／又は、車両ブレーキ制御の間に作動可能な電気システムを維持するため利用することができる。
【００３２】
図５に示される動力伝達機構１０Ｄは、長さ方向エンジン及びトランスミッション構成と一般に称されるものを組み込んでいる。そのような構成では、エンジン中心線ＣＬＥ及びトランスミッション中心線ＣＬＴが、図示しない車両中心線と平行である。そのようなシステムでは、本発明は、電動ユニット１６を従来の伝達ケース１３０に取り付けることにより用いられる。
【００３３】
周知のように、伝達ケース１３０は、トランスミッション１４の出力からシャフト１３２に連続駆動を提供し、該シャフトは、前輪差動機構１３４を駆動する。差動機構１３４は、前輪２０及び２２へと拡がる駆動力を提供するため周知された従来の装置である。伝達ケースへのモータードライブ図９に示されたものに類似している。図５に示された動力伝達機構１０Ｄでは、後輪１１４及び１１６が駆動されておらず、車両が地面を移動するとき該車両と共に単に回転する。
【００３４】
図６に示された動力伝達機構１０Ｅは、図５に関して上述されたものに類似したエンジン１２及びトランスミッション１４のための長さ方向に配列された駆動機構を組み込んでいる。しかし、動力伝達機構１０Ｅは、全輪即ち４輪駆動の差動機構を提供するように設計され、後輪１１４及び１１６が、従来の伝達ケース１３０を使用してシャフト１３６を介して駆動される。シャフト１３６は、従来の差動機構１３８を駆動し、該差動機構は、従来の態様で後輪１１４及び１１６を駆動する。図示の他のハイブリッド動力伝達システムに関して、図５及び図６の電動ユニット１６が、回生車両ブレーキを提供するため用いられている。
【００３５】
上述した動力伝達システムの全てにおいて、電動ユニット１６は、トランスミッションの出力に駆動可能に接続されていることが理解されるべきである。かくして、エンジン及びトランスミッションは、モーターのみの駆動システムが所望された場合、非駆動条件、例えばトランスミッションがニュートラルで、エンジンがオフにされる条件に配置することができる。幾つかの例では、エンジン及び／又はトランスミッションは、燃料の欠如又は他の機能不全のいずれかにより、作動不能になり得る。この場合には、電動ユニット１６は、電動ユニット１６は、車両を修繕位置に輸送するため車両に対しモーター力を提供することができる。
【００３６】
また、車両のブレーキ制御の間、電動ユニット１６の速度は、トランスミッション比率により影響を受けておらず、該トランスミッションをニュートラル位置に配置することにより、トランスミッションから電動ユニットを断続させることができることが理解されるべきである。これは、他の完全ハイブリッド動力伝達機構では不可能なことである。他の完全ハイブリッド動力伝達機構では、電動ユニット１６がトランスミッション１４に組み込まれ、及び／又は、トランスミッション１及びエンジン１２の間に配置される。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】図１は、本発明を組み込んだハイブリッド動力伝達機構を表す線図である。
【図２】図２は、本発明を組み込むハイブリッド動力伝達機構の別の実施例である。
【図３】図３は、エンジン、トランスミッション及び電力装置を組み込んだ前輪駆動式動力伝達機構と、別個のパワー機構を組み込んだ後輪駆動式動力伝達機構とを有する、ハイブリッド動力伝達機構を表す線図である。
【図４】図４は、車両の前輪がハイブリッド動力伝達機構を組み込み、車両の後輪が電動式動力伝達機構を組み込んだ、本発明の別の実施例である。
【図５】図５は、本発明を組み込む、前輪駆動式動力伝達機構を表す線図である。
【図６】図６は、車両用の全輪駆動用途の機構に組み込まれた本発明の更なる実施例である。
【図７】図７は、パワーの流れ内に単一の減速遊星ギアセットを組み込んだ電動ユニットを表す線図である。
【図８】図８は、二重の減速遊星ギア構成と、選択的に作動可能なクラッチ機構と、を組み込んだ、別の電動ユニットを表す線図である。
【図９】図９は、電動ユニットとハイブリッド動力伝達機構内に組み込まれた機械式トランスミッションの出力との間の駆動接続部を表す線図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施例を組み込んだ車両の下部構造の平面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ    ハイブリッド動力伝達機構
１２    内燃エンジン
１４    多速比率トランスミッション
１６    電動ユニット
１８    ギアアッセンブリ機構
２０、２２  駆動輪
２４    ベルト−交流機−スターター（ＢＡＳ）機構
２６    エンジン入力シャフト
２８    選択的に係合可能なクラッチ
３０    ステーター
３２    ローター
３４    減速ギア機構
３６    太陽ギア部材
３８    リングギア部材
４０    遊星キャリアアッセンブリ部材
４２    ピニオンギア
４４    遊星キャリア部材
４６    ヨーク
４６’   ギアアッセンブリヨーク
４８    ハウジング
５０    減速遊星ギアユニット
５２    太陽ギア部材
５４    リングギア部材
５６    遊星キャリアアッセンブリ部材
５８    ピニオンギア
６０    遊星キャリア部材
６２    太陽ギア部材
６４    ピニオンギア
６６    遊星キャリア部材
６８    遊星キャリアアッセンブリ部材
７０    リングギア部材
７２    クラッチ
７２Ａ  電子機械式アクチュエータ
７４    ハブ
７６    シャフト
７８    ベーベルギア
８０    ハウジング
８２    テーパーローラーベアリング
８４    ベーベルギア
８６    シャフト
８８    差動キャリア
９０    差動機構
９２    テーパーローラーベアリング
９４    ピニオンギア
９６    側部ギア
９８、１００    出力シャフト
１０４    別個の電動ユニット
１０６    減速ギアユニット
１０８    後部差動機構
１１９、１１２    シャフト
１１４、１１６    車輪
１２０、１２２    電動ユニット
１２４、１２６    減速ギアユニット
１３０    伝達ケース
１３２    シャフト
１３４    前輪差動機構
１３６    シャフト
１３８    差動機構
１４０    動力伝導ギアアッセンブリ
１４２、１４４    ＣＶジョイント
【図１】
2005147404.tif 000003
【図２】
2005147404.tif 000004
【図３】
2005147404.tif 000005
【図４】
2005147404.tif 000006
【図５】
2005147404.tif 000007
【図６】
2005147404.tif 000008
【図７】
2005147404.tif 000009
【図８】
2005147404.tif 000010
【図９】
2005147404.tif 000011
【図１０】
2005147404.tif 000012